植物細(xì)胞工程制藥

植物細(xì)胞工程制藥第一頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六植物細(xì)胞工程的主要研究?jī)?nèi)容：植物細(xì)胞全能型的本質(zhì)、細(xì)胞分化機(jī)制、代謝途徑的調(diào)控、培養(yǎng)細(xì)胞中的生理和遺傳的變異、體細(xì)胞雜交和有性雜交的比較、不親和的機(jī)制、細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)的建立等、細(xì)胞和組織培養(yǎng)方法的改進(jìn)、細(xì)胞器的分離和引入、原生質(zhì)體誘導(dǎo)融合和雜種的培養(yǎng)篩選和鑒定、花粉和花藥培養(yǎng)、培養(yǎng)細(xì)胞中有用成分的鑒別及分離方法的建立、試管苗的大規(guī)模繁殖和生產(chǎn)等。第二頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六第一節(jié)概述1.植物細(xì)胞的全能性：植物體中的任何一個(gè)具有完整細(xì)胞核（完整染色體組）的細(xì)胞，在一定條件下都可以重新再分化形成原來(lái)的個(gè)體。植物的每個(gè)細(xì)胞都包含著該物種的全部遺傳信息，從而具備發(fā)育成完整植株的遺傳能力。1953年，單個(gè)胡蘿卜細(xì)胞培養(yǎng)成整株植株?；靖拍?.植物組織和器官培養(yǎng)：是指在無(wú)菌和人工控制條件下（培養(yǎng)基、光照、溫度等），研究植物的細(xì)胞、組織和器官以及控制其生長(zhǎng)發(fā)育的技術(shù)。第三頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六3植物的分化：指在個(gè)體發(fā)育中，相同細(xì)胞后代在形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理功能上產(chǎn)生穩(wěn)定性差異的過(guò)程。（細(xì)胞分裂是細(xì)胞分化的基礎(chǔ)，生物體的生長(zhǎng)發(fā)育是細(xì)胞分裂和細(xì)胞分化共同作用的結(jié)果。）植物分化可分為胚胎發(fā)生和器官發(fā)生兩個(gè)階段，胚胎階段是指從精子與卵細(xì)胞結(jié)合開(kāi)始分化為幼胚，進(jìn)而發(fā)育為成熟胚和種子，器官發(fā)生階段指種子在適宜條件下萌發(fā)后，分化形成根、莖、葉和果實(shí)。4脫分化：已經(jīng)分化的植物器官、組織或細(xì)胞，當(dāng)受到創(chuàng)傷或進(jìn)行離體（也受到創(chuàng)傷）培養(yǎng)時(shí)，已停止分裂的細(xì)胞，又重新恢復(fù)分裂，細(xì)胞改變?cè)械姆只癄顟B(tài)，失去原有結(jié)構(gòu)和功能，成為具有未分化特性的細(xì)胞，又叫做去分化。第四頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六5.再分化：通過(guò)脫分化誘導(dǎo)形成的愈傷組織在適宜培養(yǎng)條件下可再分化成為胚狀體或直接分化出器官。愈傷組織形成胚狀體的途徑：①由體細(xì)胞或性細(xì)胞，通過(guò)脫分化形成胚狀體；②通過(guò)愈傷組織直接形成胚狀體。6.愈傷組織：在植物傷口或在人工培養(yǎng)基上由外植體長(zhǎng)出來(lái)的一團(tuán)無(wú)序生長(zhǎng)的薄壁細(xì)胞（細(xì)胞排列疏松、無(wú)規(guī)則）。第五頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六7.植物無(wú)菌培養(yǎng)：指在無(wú)菌或人工控制條件下（培養(yǎng)基、光照、溫度），研究植物的細(xì)胞、組織和器官以及控制其生長(zhǎng)發(fā)育的技術(shù)。主要技術(shù)有：（1）幼苗及較大植株的培養(yǎng)；（2）從植物體的各種組織、器官等外植體，經(jīng)脫分化而形成的細(xì)胞聚集體的培養(yǎng)；（3）保持良好分散性的單細(xì)胞和較小細(xì)胞團(tuán)的液體培養(yǎng)；（4）植物離體器官的培養(yǎng)；（5）未成熟或成熟的胚胎的離體培養(yǎng)。第六頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六8.細(xì)胞培養(yǎng)：利用單個(gè)細(xì)胞進(jìn)行液體或固體培養(yǎng)，誘導(dǎo)其增殖及分化的培養(yǎng)試驗(yàn)，目的是獲得單細(xì)胞無(wú)性繁殖系。9.分生組織培養(yǎng)：即生長(zhǎng)錐培養(yǎng)，是指在人工培養(yǎng)基上培養(yǎng)莖端分生組織細(xì)胞。（分生組織是在植物體的一定部位，具有持續(xù)或周期性分裂能力的細(xì)胞群。）10.外植體：用于植物組織（細(xì)胞）培養(yǎng)的器官或組織，即從活體植物上切下來(lái)用于培養(yǎng)的組織或器官。植物根、莖、葉、花、果、胚珠、胚乳、花藥、花粉等都可以作為外植體。第七頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六11.無(wú)性繁殖系：即克隆，又叫無(wú)性系。從一個(gè)祖先通過(guò)無(wú)性繁殖方式產(chǎn)生的后代,是具有相同遺傳性狀的群體。在植物細(xì)胞工程中即指通過(guò)同一個(gè)外植體獲得越來(lái)越多的無(wú)性繁殖后代。12.突變體：經(jīng)過(guò)證實(shí)已發(fā)生遺傳變異或新的培養(yǎng)物至少是通過(guò)一種誘變處理而發(fā)生變異所得的新細(xì)胞。13.繼代培養(yǎng)：在最初的外植體上切下的新增殖的組織，培養(yǎng)一代時(shí)間稱(chēng)之為第一代培養(yǎng)，連續(xù)多代培養(yǎng)即為繼代培養(yǎng)，有時(shí)也稱(chēng)連續(xù)培養(yǎng)。第八頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六14.次級(jí)代謝產(chǎn)物：指生物體生長(zhǎng)到一定階段才產(chǎn)生的化學(xué)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜、對(duì)該生物體無(wú)明顯生理功能，或并非是生物體生長(zhǎng)和繁殖所必需的物質(zhì)，如抗生素、毒素、激素、色素等。次級(jí)代謝產(chǎn)物特征：（1）有明顯的分類(lèi)學(xué)區(qū)域界限；（2）其生物合成需在一定的條件下才能發(fā)生；（3）缺乏明確的生理功能；（4）是生命活動(dòng)的多余成分。第九頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六第二節(jié)植物細(xì)胞工程發(fā)展簡(jiǎn)史略第三節(jié)植物細(xì)胞的形態(tài)及生理特性一、植物細(xì)胞的形態(tài)植物細(xì)胞是構(gòu)成植物體的基本單位。植物細(xì)胞的形狀多種多樣，根據(jù)植物種類(lèi)、存在部位和功能而有所不同。第十頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六第十一頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六二、植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)特征高等植物細(xì)胞都是真核細(xì)胞，具有典型的，被雙層膜包被的細(xì)胞核。植物細(xì)胞由細(xì)胞壁和原生質(zhì)體兩大部分組成。植物細(xì)胞的基本特征是含有剛性的細(xì)胞壁和大的液泡。細(xì)胞壁分為初生細(xì)胞壁和次生細(xì)胞壁，二者的主要成分都是纖維素。原生質(zhì)細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核液泡生命活性物質(zhì)無(wú)生命物質(zhì)（后含物）第十二頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六第十三頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六第十四頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、植物細(xì)胞的主要生理活性物質(zhì)及其它化學(xué)組分生命物質(zhì)和后含物都是細(xì)胞代謝過(guò)程的產(chǎn)物。生命物質(zhì)（酶、維生素、激素和抗生素等）含量少，對(duì)細(xì)胞內(nèi)生化代謝和生理活動(dòng)起重要的調(diào)節(jié)作用；后含物（生物堿、苷類(lèi)、有機(jī)酸、揮發(fā)油、糖類(lèi)、鹽類(lèi)等）多為貯藏物質(zhì)和廢棄物質(zhì)，多存在于液泡內(nèi)。第十五頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六1.生理活性物質(zhì)生理活性物質(zhì)是一類(lèi)對(duì)細(xì)胞內(nèi)的生化反應(yīng)和生理活動(dòng)起調(diào)節(jié)作用的物質(zhì)的總稱(chēng)。（1）酶有機(jī)催化劑，生物體內(nèi)所有的反應(yīng)都是在酶的催化作用下進(jìn)行的。第十六頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六酶的特性：

①酶具有高效率的催化能力，其效率是一般無(wú)機(jī)催化劑的107~1013倍。②酶具有專(zhuān)一性，每一種酶只能催化一種或一類(lèi)化學(xué)反應(yīng)。③酶在生物體內(nèi)參與每一次反應(yīng)后，它本身的性質(zhì)和數(shù)量都不會(huì)發(fā)生改變。④酶的作用條件較溫和，酶所催化的化學(xué)反應(yīng)一般是在比較溫和的條件下進(jìn)行的。最適溫度、最適pH。第十七頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六（2）維生素

維生素是生物的生長(zhǎng)和代謝所必需的微量有機(jī)物。維生素脂溶性維生素水溶性維生素維生素A維生素D維生素E維生素K維生素B族維生素C維生素作用：

生命體內(nèi)主要作為酶的輔酶或輔基，也做為合成其他物質(zhì)的原料。第十八頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六（3）植物激素植物體內(nèi)合成的對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育有顯著作用的幾類(lèi)微量有機(jī)化合物。

已知有七類(lèi)：脫落酸、植物生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素、乙烯、赤霉素、寡糖素和油菜固醇內(nèi)酯（油菜素甾醇）。（4）抗生素和植物殺菌素抗生素是由微生物產(chǎn)生的能殺死或抑制某些微生物生長(zhǎng)的物質(zhì)（青霉素、鏈霉素等）。

高等植物如蔥、姜、蒜、辣椒、蘿卜等也能產(chǎn)生殺菌物質(zhì)，稱(chēng)為植物殺菌素。第十九頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.后含物（1）生物堿

生物堿是一類(lèi)含氮的有機(jī)化合物，常用于藥物中，如麻黃堿、咖啡因、阿托品、奎寧等。（2）糖苷類(lèi)某些化合物和糖經(jīng)糖苷鍵結(jié)合而成的化合物。第二十頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六（3）揮發(fā)油是一類(lèi)常溫下具有芳香氣味并易于揮發(fā)的油類(lèi)，很多可作藥用（薄荷油、丁香油、桉油等）。（4）有機(jī)酸有機(jī)酸是糖類(lèi)代謝的中間產(chǎn)物，是植物果實(shí)及細(xì)胞液中酸味產(chǎn)生的主要原因。第二十一頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六四、植物培養(yǎng)細(xì)胞的生理特性主要特征：1.細(xì)胞個(gè)體大（較微生物細(xì)胞大得多）抗剪切力差；2.生長(zhǎng)速度慢易被微生物污染，培養(yǎng)時(shí)需添加抗生素；3.細(xì)胞易聚集成團(tuán)，難進(jìn)行懸浮培養(yǎng)；4.培養(yǎng)時(shí)需供氧，但培養(yǎng)液黏度大，不受強(qiáng)力通風(fēng)攪拌；5.具有群體效應(yīng)及接觸抑制性；6.細(xì)胞培養(yǎng)物滯留于細(xì)胞內(nèi)，產(chǎn)量低；7.細(xì)胞具有結(jié)構(gòu)和功能全能性，即細(xì)胞可以分化為完整的植株。第二十二頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六五、植物細(xì)胞不同生長(zhǎng)階段的特征1.延遲期：細(xì)胞分裂的初始期和最大生長(zhǎng)期之間。2.加速期：細(xì)胞最大生長(zhǎng)期和最大細(xì)胞濃度，最佳DNA和蛋白質(zhì)積累率。3.對(duì)數(shù)期：介于最大生長(zhǎng)率和蛋白質(zhì)合成完全停止期之間。4.穩(wěn)定期：細(xì)胞數(shù)穩(wěn)定。第二十三頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六第四節(jié)植物細(xì)胞培養(yǎng)的基本技術(shù)a.從普通的生長(zhǎng)環(huán)境中分離植物組織b.利用無(wú)菌技術(shù)對(duì)所需的植物材料進(jìn)行無(wú)菌處理（以獲得清潔的材料）c.在嚴(yán)格控制的物理和化學(xué)環(huán)境中對(duì)植物材料進(jìn)行培養(yǎng)和維持d.將植物組織還原成可以種植的植株。植物細(xì)胞培養(yǎng)的基本技術(shù)：a.植物材料的準(zhǔn)備b.培養(yǎng)基的制備c.培養(yǎng)方法的選擇培養(yǎng)過(guò)程：第二十四頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六一、植物材料的準(zhǔn)備植物組織的選擇取決于工作目標(biāo)，植物的任何部分幾乎都能誘導(dǎo)而產(chǎn)生愈傷組織。

從年輕的植株上取得外植體，避免患病或太老的組織。種子也是比較合適的材料之一（種子比柔嫩的植物組織更易于滅菌）。外植體必須是無(wú)菌材料。用于植物組織培養(yǎng)的表面滅菌劑應(yīng)選擇那些滅菌后容易除去或者容易分解的試劑。常用的滅菌劑有：次氯酸鈣、次氯酸鈉、氯化汞。第二十五頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六滅菌步驟：①植物材料清洗干凈②70%酒精浸泡30-60min后取出③浸入滅菌劑溶液中，15min取出④無(wú)菌水清洗3遍（除去消毒劑）。整個(gè)過(guò)程在無(wú)菌室或是超凈臺(tái)上進(jìn)行，以保證在消毒滅菌后不再被污染。滅菌時(shí)間的長(zhǎng)短取決于所用材料對(duì)試劑的敏感性，敏感的外植體滅菌時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，而不敏感的則可以適當(dāng)延長(zhǎng)滅菌時(shí)間，以達(dá)到更好的效果。第二十六頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六不同植物組織、器官的滅菌時(shí)間和過(guò)程第二十七頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六二、培養(yǎng)基及其組成培養(yǎng)基：是植物離體器官、組織或細(xì)胞等的“無(wú)菌土壤”，其特點(diǎn)是營(yíng)養(yǎng)成分的可調(diào)控性。培養(yǎng)基的種類(lèi)很多，但通常都含有無(wú)機(jī)鹽、碳源、有機(jī)氮源、植物生長(zhǎng)素、維生素等化學(xué)成分。應(yīng)用最廣泛的是MS培養(yǎng)基。1.無(wú)機(jī)鹽大量元素（N、P、K、Ca、Mg、S、Cl、Na）和微量元素（Fe、Mn、Zn、Cu、Mo、B）。第二十八頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.碳源植物細(xì)胞培養(yǎng)物多為異養(yǎng)細(xì)胞，經(jīng)常使用糖類(lèi)、肌醇作為碳源，有時(shí)也用甘油代替。3.植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑是指植物代謝過(guò)程中自身形成的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)因子，在極低濃度時(shí)即可調(diào)節(jié)植物的生長(zhǎng)和發(fā)育過(guò)程，并能從合成部位轉(zhuǎn)運(yùn)到作用部位而發(fā)揮作用，如植物生長(zhǎng)素、細(xì)胞激動(dòng)素（分裂素）、赤霉素脫落酸和乙烯。第二十九頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六4.有機(jī)氮源植物組織和細(xì)胞培養(yǎng)試驗(yàn)中有機(jī)氮源多為蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物（如谷氨酰胺）或各種氨基酸，該類(lèi)物質(zhì)的添加對(duì)細(xì)胞的早期生長(zhǎng)有利。5.維生素植物組織和細(xì)胞通常能合成一定的維生素，但一般自身的合成量不能滿(mǎn)足植物細(xì)胞的需要，必須加入B族維生素和一定量的生物素和肌醇。第三十頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、培養(yǎng)方法植物細(xì)胞的主要培養(yǎng)方法按培養(yǎng)對(duì)象分可分為：原生質(zhì)體培養(yǎng)和單細(xì)胞培養(yǎng)；按培養(yǎng)基類(lèi)型可分為：固體培養(yǎng)和液體培養(yǎng)；按培養(yǎng)方式可分為：懸浮培養(yǎng)和固定化細(xì)胞培養(yǎng)。第三十一頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六固體培養(yǎng)：在培養(yǎng)基中加入一定量的凝固劑（如瓊脂），經(jīng)加熱溶解后，分別裝入培養(yǎng)用的容器中，冷卻后凝結(jié)成固體培養(yǎng)基，在該培養(yǎng)基上進(jìn)行植物組織培養(yǎng)的方法稱(chēng)為固體培養(yǎng)。固體培養(yǎng)最常用的固化劑是瓊脂，最適濃度為0.6%-1.0%，一般培養(yǎng)溫度為（25±1）℃，需光照，以每天16h為宜。細(xì)胞培養(yǎng)的常規(guī)操作是固體培養(yǎng)和液體培養(yǎng)相互配合使用。第三十二頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六實(shí)際生產(chǎn)中，要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的培養(yǎng)，主要采用成批培養(yǎng)、半連續(xù)培養(yǎng)和連續(xù)培養(yǎng)。1.成批培養(yǎng)法成批培養(yǎng)：將培養(yǎng)基一次性加入反應(yīng)器中，接種，培養(yǎng)一定時(shí)間后收獲細(xì)胞的操作方式。最適于植物細(xì)胞培養(yǎng)的生物反應(yīng)器是氣升式反應(yīng)器。第三十三頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六在植物培養(yǎng)過(guò)程中，次級(jí)代謝產(chǎn)物的大量積累一般發(fā)生在細(xì)胞生長(zhǎng)的穩(wěn)定期，為避免次級(jí)代謝產(chǎn)物的大量積累，常采用兩步培養(yǎng)法。

使用兩個(gè)生物反應(yīng)器。第一個(gè)用于細(xì)胞生物量的積累，第二個(gè)用于次級(jí)代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)。

紫草寧第三十四頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.半連續(xù)培養(yǎng)法在反應(yīng)器中投料和接種培養(yǎng)一段時(shí)間后，將部分培養(yǎng)液和新鮮培養(yǎng)液進(jìn)行交換的培養(yǎng)方法稱(chēng)為半連續(xù)培養(yǎng)法。每隔一天或兩天收獲一部分培養(yǎng)物（最多可達(dá)50%），然后補(bǔ)充等量新鮮培養(yǎng)基。第三十五頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六3.連續(xù)培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng)是在投料和接種培養(yǎng)一段時(shí)間后，以一定速度連續(xù)采集細(xì)胞和培養(yǎng)液，并以同樣速度供給新鮮培養(yǎng)基以使細(xì)胞生長(zhǎng)環(huán)境長(zhǎng)期維持恒定的方法。連續(xù)培養(yǎng)法要維持系統(tǒng)的無(wú)菌狀態(tài)，技術(shù)條件比較苛刻。第三十六頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六4.固定化培養(yǎng)法采用的固定化反應(yīng)器有網(wǎng)狀多孔板、尼龍網(wǎng)套和中孔纖維膜等多種類(lèi)型。優(yōu)點(diǎn)：（1）細(xì)胞位置固定，易于獲得高密度細(xì)胞群體；（2）易于維持細(xì)胞間物理化學(xué)梯度；（3）有利于細(xì)胞組織化；（4）易于控制培養(yǎng)條件及獲得較高含量的次級(jí)代謝產(chǎn)物。第三十七頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六固定化培養(yǎng)常采用固體培養(yǎng)，優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便易行、培養(yǎng)所占空間小。

缺點(diǎn)是：

（1）培養(yǎng)基中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度差導(dǎo)致愈傷組織生長(zhǎng)不平衡；（2）氣體交換不暢，阻礙了組織呼吸作用的正常進(jìn)行，堆積有害物質(zhì)；（3）靜止?fàn)顟B(tài)下，由于重力作用和向光性導(dǎo)致細(xì)胞群體不均勻；（4）培養(yǎng)時(shí)需測(cè)定一些生理生化指標(biāo)，此時(shí)需轉(zhuǎn)入液體中，會(huì)改變組織的形態(tài)和生理狀態(tài)。第三十八頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六第五節(jié)影響植物次級(jí)代謝產(chǎn)物積累的因素在植物組織培養(yǎng)過(guò)程中，影響植物次級(jí)代謝產(chǎn)物產(chǎn)生和累計(jì)的因素有：（1）生物條件：如外植體、季節(jié)、休眠等（2）物理?xiàng)l件：如溫度、光、通氣等（3）化學(xué)條件：如無(wú)機(jī)鹽、碳源、維生素等（4）工業(yè)培養(yǎng)條件：如培養(yǎng)罐類(lèi)型、通氣等第三十九頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六一、外植體選擇不同外植體的懸浮細(xì)胞培養(yǎng)物，它們的最大次級(jí)代謝產(chǎn)物的積累時(shí)間各異，同一化合物可以在不同的外植體的不同生長(zhǎng)階段中積累，無(wú)論是延遲期、加速期、對(duì)數(shù)期還是穩(wěn)定期都能夠大量積累次級(jí)代謝產(chǎn)物。第四十頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六二、培養(yǎng)條件的影響培養(yǎng)條件的影響可分為培養(yǎng)環(huán)境的內(nèi)在因素（營(yíng)養(yǎng)、元素、pH、通氣、混合程度、接種等）和培養(yǎng)環(huán)境的外部因素（剪切力、攪拌頻率、溫度、光等）的影響。1.培養(yǎng)環(huán)境的內(nèi)在因素（1）接種和誘導(dǎo):次級(jí)代謝產(chǎn)物的產(chǎn)率與外植體大小、細(xì)胞密度及營(yíng)養(yǎng)成分密切相關(guān)。大小適中；細(xì)胞生長(zhǎng)率增加，次級(jí)代謝產(chǎn)物產(chǎn)量降低；營(yíng)養(yǎng)充足，次級(jí)代謝產(chǎn)物產(chǎn)量高。第四十一頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六（2）基本培養(yǎng)基的組成基本培養(yǎng)基是植物組織和細(xì)胞生長(zhǎng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。①磷，低于基本培養(yǎng)基的含磷量容易導(dǎo)致次級(jí)代謝產(chǎn)物的積累，但磷缺乏又會(huì)導(dǎo)致組織或細(xì)胞生長(zhǎng)的大幅度降低，使得細(xì)胞的生物量大幅度減少，這就導(dǎo)致高次級(jí)代謝產(chǎn)物產(chǎn)出的細(xì)胞株比低產(chǎn)出細(xì)胞株的經(jīng)濟(jì)效益差，因?yàn)榈彤a(chǎn)出細(xì)胞株可以通過(guò)增加生物量的方式補(bǔ)償。

②氮，植物組培常用氮源為NO3-和NH4+，不同的植株種類(lèi)和細(xì)胞系，對(duì)兩種氮源的需求不同，有的植株只能利用其中某一種作為單一氮源，有些需要兩種氮源，還有些細(xì)胞需要一些特殊氮源：天冬氨酸、尿素、蛋白胨等。

細(xì)胞生產(chǎn)能力通常取決于NO3-和NH4+之比，高于或者低于最佳比例都會(huì)對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)和次級(jí)代謝產(chǎn)物的積累產(chǎn)生不利影響。③Cu，是次級(jí)代謝產(chǎn)物積累的必要元素，相對(duì)較高而無(wú)毒條件下，Cu還可以作為誘導(dǎo)劑使用。第四十二頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六（3）碳源使用最多的碳源是糖類(lèi)，其影響主要取決于使用的糖類(lèi)的種類(lèi)和濃度及其次級(jí)代謝產(chǎn)物的生物合成過(guò)程。常用于植物培養(yǎng)的糖有蔗糖、葡萄糖和甘露糖。糖的作用：①延長(zhǎng)穩(wěn)定期；②通過(guò)葡萄糖對(duì)內(nèi)源性生長(zhǎng)素合成的抑制；③增強(qiáng)戊糖磷酸化途徑有關(guān)酶的活性。第四十三頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六（4）植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑在植物細(xì)胞培養(yǎng)中起關(guān)鍵性作用，但無(wú)規(guī)律可循，必須通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)才能確定合適的數(shù)量和種類(lèi)。（5）O2和pH①O2，維持細(xì)胞正常的呼吸作用，通常采用攪拌和通氣的方式提供。②pH，植物細(xì)胞生長(zhǎng)最適pH為5—6之間。常用培養(yǎng)基一般都有緩沖作用，培養(yǎng)過(guò)程中培養(yǎng)液的pH變化較小。第四十四頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六（6）滲出物植物培養(yǎng)過(guò)程中，從細(xì)胞中分泌到培養(yǎng)液中的一些代謝產(chǎn)物，這些滲出物取決于培養(yǎng)的營(yíng)養(yǎng)條件和細(xì)胞培養(yǎng)的發(fā)育階段。第四十五頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.兩步培養(yǎng)法在植物細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中，選擇合適的培養(yǎng)基對(duì)于次級(jí)代謝產(chǎn)物的的生產(chǎn)非常成功，但是想同時(shí)獲得最佳生長(zhǎng)和最佳次級(jí)代謝產(chǎn)物的的產(chǎn)量是很困難的，科學(xué)家通過(guò)兩步培養(yǎng)法解決了此矛盾。 第一步利用適宜細(xì)胞生長(zhǎng)的培養(yǎng)基——生長(zhǎng)培養(yǎng)基，第二步使用適于次級(jí)代謝產(chǎn)物合成的培養(yǎng)基——生產(chǎn)培養(yǎng)基。前者是為了實(shí)現(xiàn)細(xì)胞高產(chǎn)的目的，后者含有較低含量的硝酸鹽和磷酸鹽，并含有較低的糖分和碳源。第四十六頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六3.培養(yǎng)環(huán)境的外部因素（1）溫度：最佳溫度為20—28℃。（2）攪拌頻率：產(chǎn)率與發(fā)酵罐的攪拌速度有關(guān)。（3）培養(yǎng)容器的影響：次級(jí)代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生與所用培養(yǎng)容器的大小和攪拌裝置的不同而不同。（4）光的影響：一個(gè)重要因素，有關(guān)因素：光照時(shí)間的長(zhǎng)短、光質(zhì)、光的強(qiáng)度。第四十七頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六第六節(jié)植物細(xì)胞培養(yǎng)的生物反應(yīng)器工業(yè)上用于植物細(xì)胞培養(yǎng)的生物反應(yīng)器主要主要有五種類(lèi)型。1.機(jī)械攪拌式生物反應(yīng)器對(duì)攪拌器加以改進(jìn)。優(yōu)點(diǎn)：反應(yīng)器內(nèi)的溫度、pH、溶氧及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度較其他反應(yīng)器更易控制。第四十八頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.鼓泡塔式生物反應(yīng)器通過(guò)位于底部的噴嘴及多孔板而實(shí)現(xiàn)氣體分散。優(yōu)點(diǎn)：沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，操作不易染菌，在無(wú)機(jī)械輸入情況下，提供較高的熱量和質(zhì)量傳遞，適于對(duì)剪切力敏感的細(xì)胞的培養(yǎng)，放大相對(duì)容易.缺點(diǎn)：流體流動(dòng)形式難以確定，混合不勻，缺乏相關(guān)數(shù)據(jù)。第四十九頁(yè)，共五十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六3.氣升式生物反應(yīng)器優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒(méi)有泄露點(diǎn)和死角，可以在低剪切力下達(dá)到較好的混合和較高的氧傳遞效果，不易污染，操作費(fèi)用很低。缺點(diǎn)：高密度培養(yǎng)時(shí)混合不夠均勻。第五十頁(yè)，共